4.1.1 原电池的工作原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

人教版化学选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池原理 学业要求： 宏观辨识与微观探析：以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 变化观念与平衡思想：进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。 原电池：能把化学能转化为电能的装置。 活泼性不同 电解质 构成条件： 知识回顾 原电池：能把化学能转化为电能的装置。 写出原电池中的电极反应式和总反应方程式，并标出电子转移和离子迁移的方向。 知识回顾 电极反应： 总反应方程式： 正极： 负极： 原电池原理示意图 (氧化反应) (还原反应) 写出原电池中的电极反应式和总反应方程式，并标出电子转移和离子迁移的方向。 5 正极：还原反应 负极：氧化反应 e- 外电路 电子迁移：负→正 内电路 离子迁移： 阳离子：移向正极 阴离子：移向负极 - + 反思与总结 原电池原理示意图 角度1 电极反应 角度2 粒子迁移 6 任务一 原电池原理应用 根据原电池工作原理，预测下面装置能否形成原电池。 如果能，写出电极反应式、总反应方程式、标出电子转移和离子迁移的方向，并预测能观察到的现象。 负极： 正极： 电极反应： 总反应方程式： 任务一 原电池原理应用 观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？ Zn2+ e- Cu2+ 8 实验现象：铜片、锌片表面均附着红色固体， 电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。 观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？ 任务一 原电池原理应用 9 分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。 现 象 原 因 锌片表面附着红色固体 电流逐渐衰减 ① 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减。 ② Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部 形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。 任务一 原电池原理应用 ① Zn与Cu2+直接接触发生反应 ② 锌与CuSO4的接触面积减小 10 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触。 如何解决该装置能量转化率低的问题？ 任务二 原电池装置的改造 实验验证 11 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 为什么没有电流？该如何解决？ 任务二 原电池装置的改造 12 盐桥 一种凝胶态的离子导体 盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶， K+和Cl-可在其中自由移动。 任务二 原电池装置的改造 13 Cl- K+ 任务二 原电池装置的改造 实验验证 盐桥的作用： ① 形成闭合回路； ② 平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；③ 避免电极与电解质溶液的直接接触， 减少电流的衰减。 双液电池的工作原理 Zn2+ Cu2+ Cl- K+ 盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。 e- e- 负极： 正极： 任务二 原电池装置的改造 15 双液原电池 单液原电池 任务二 原电池装置的改造 请绘制双液电池的工作原理示意图，包括以下内容： (1)注明原电池的组成； (2)注明氧化反应和还原反应的区域； (3)标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。 双液电池的工作原理 Zn2+ Cu2+ Cl- K+ e- e- 负极 氧化反应 正极 还原反应 + - 任务二 原电池装置的改造 思考：电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？ 能否用其他物质或材料代替？ 任务二 原电池装置的改造 铜片 电极材料 锌片 电极反应物、电极材料 CuSO4溶液 电极反应物、离子导体 ZnSO4溶液 离子导体 盐桥 离子导体 导线 电子导体 还原剂发生氧化反应、氧化剂发生还原反应 电极反应： 基本要素 电极材料： 进行电子转移的场所 离子导体： 内电路，实现离子定向迁移 电子导体： 外电路，实现电子定向转移 反思与总结：原电池的构成要素 19 原电池 双液电池 单液电池 电极反应 负极： 正极： 负极： 正极： 电极材料 离子导体 电子导体 双液原电池解决了电池自损耗的问题 正极：铜片; 负极：锌片 正极：铜片;负极：锌片 ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液 CuSO4 溶液 导线 导线 原电池原理的应用 20 原电池的工作原理示意图 根据原电池工作原理，将下列氧化还原反应设计成原电池。 评价活动 要求： (1)分别写出氧化反应和还原反应。 (2)根据原电池构成要素，选择合适的物质或材料，并画出 原电池的工作原理示意图。 (1)氧化反应： 还原反应： (2) (1)氧化反应： 还原反应： (2) 方案展示： 方案1： 方案2： (1)氧化反应： 还原反应： (2) 方案3： 方案展示： 电极反应 氧化反应 还原反应 电极材料 闭合回路 电子导体 反思与总结：原电池工作原理 离子导体 自发的 氧化还原反应 化学能 电能 原电池 25 理想的化学电源的特点： 单位质量或单位体积输出的能量多 质量小 便于携带 体积小 价格便宜 内阻小 反复使用 寿命长 连续工作 …… 如何实现？ (1)电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别 在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具 有相同的阳离子。 (2)电池的电极材料必须能导电。 ①活动性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极。 ②金属和非金属。如锌作负极，石墨棒作正极。 ③金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极。 ④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。 设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择 学以致用 (1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。 (2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。 (3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。 一般电极反应式的书写方法 $